Authentication and traceability of extra-virgin olive oil by means of stable isotopes applications

Abstract

There is an increasing demand for reliable analytical methods verifying the authenticity of the food we eat. There is, among consumers, a growing enthusiasm for high quality food with a clear regional identity. Numerous food frauds performed by international food producers, have sensitized consumers concerning the authenticity and origin of food products. In the last few years, European Union policy on food has also been orientated towards safeguarding consumers. To achieve this goal the EU has reinforced national control activities, and has driven scientific research to obtain new markers able to control the genuineness and geographical traceability of foods, ensuring their authenticity. Stable isotope ratios of bioelements such as carbon and oxygen have been used for thirty years, in order to check the authenticity of different premium products. With regard to stable isotopes, this ability is based on isotopic fractionation occurring during physical and (bio)chemical processes, as well as along metabolic pathways. For example, in plant material, the different isotope ratios vary according to photosynthetic pathways (plants C3 and C4), climatic, hydrological or geographical conditions. In this study, isotope ratio mass spectrometry (IRMS) analyses have been used to characterise and determine the authenticity of Italian extra virgin olive oils. Furthermore, isotope composition, 13C and 18O, determined in monovarietal extra-virgin olive oils, together with fatty acid compositions, allows distinguishing samples from different cultivars at different maturation degree. Moreover, statistical analyses of obtained results (Multivariate ANalysis Of VAriance (MANOVA), Principal Component Analysis (PCA), and Linear Discriminant Analysis (LDA)), allows grouping oil samples according to their cultivar, demonstrating the usefulness of isotopic composition and fatty acids analysis in differentiating monovarietal olive oils. To conclude the approach used in this study can be proposed for the detection of mislabelling for food products, becoming a tool for checking compliance with the law.

Vi è una crescente domanda di metodi analitici affidabili per verificare l'autenticità del cibo che mangiamo. Vi è infatti un crescente interesse da parte dei consumatori per il cibo di alta qualità e soprattutto di provenienza geografica certa. Le numerose frodi alimentari, che si verificano da parte di alcuni produttori internazionali, hanno sensibilizzato i consumatori a controllare l’autenticità e l’origine geografica dei prodotti. Negli ultimi anni, la politica dell'Unione europea in materia alimentare è stata orientata verso la tutela dei consumatori. Per raggiungere questo scopo l'UE ha rafforzato le attività di controllo nazionali da un lato, e dall'altro ha individuato nuovi marcatori in grado di caratterizzare l’autenticità e la tracciabilità geografica degli alimenti. I rapporti tra isotopi stabili di bioelementi come il carbonio e l'ossigeno sono utilizzati da circa 30 anni, al fine di verificare l'autenticità dei diversi prodotti premium. La potenzialità degli isotopi stabili in ambito di tracciabilità alimentare è dovuta al frazionamento isotopico che si verifica durante processi fisici e (bio)chimici, come quelli che avvengono nei diversi processi metabolici. Per esempio, nel materiale vegetale, il rapporto isotopico del carbonio varia a seconda del ciclo fotosintetico (piante C3 e C4). Più in generale i rapporti isotopici del carbonio e dell’ossigeno dipendono anche dalle condizioni climatiche, idrologiche e geografiche in cui una pianta è cresciuta. In questo studio, le analisi di spettrometria di massa isotopica (IRMS) sono state utilizzate per caratterizzare e determinare l'autenticità degli oli extravergini di oliva italiani. Inoltre i valori di composizione isotopica, 13C e 18O, determinati negli oli extra- vergini di oliva monovarietali, insieme alla composizione in acidi grassi, permettono una buona discriminazione dei campioni in base alla cultivar di origine e al diverso grado di maturazione della drupa al momento della raccolta. Le analisi statistiche sui parametri misurati, (analisi multivariata della varianza (MANOVA), Principal Component Analysis (PCA), Analisi Discriminante Lineare (LDA)) permettono di raggruppare i campioni di olio monovarietale in base alla cultivar, dimostrando la potenzialità delle tecniche isotopiche, combinate con le analisi tradizionali di contenuto in acidi grassi, nel distinguere e autenticare oli extravergini di oliva diversi. Per concludere, i modelli sviluppati per l'olio possono essere proposti come strumenti idonei per la rilevazione di errori di etichettatura a tutela dei consumatori, dimostrando che tali parametri analitici possono contribuire efficacemente alla certificazione di qualità di un olio extravergine di oliva diventando uno strumento efficace e valido per la verifica del rispetto della legge .